如果一人被夸克级的细丝截断脖子,还能活着吗?有何科学依据?

闪闪的星星蓝蓝的天


夸克是构成粒子基本单元,和中微子一样,都是小的无边。如果以夸克级的尺寸看世界,那么整个世界都是不连续的,包括我们人类。别看宏观上我们身体似乎是”铁板一块”,紧紧的长在一起。但在夸克视角,我们整个身体都是镂空的,根本没有联系在一起。就好像我们大尺度看银河系,似乎银河系各个恒星紧密相连,但其实我们知道,恒星之间的距离足有几光年。所以,对于夸克来说,即便是原子,内部也是空荡荡的,好似我们的太阳系一样。



我们身体每分钟都被至少数千万亿亿的中微子穿过,就好像我们身处在一个中微子的子弹雨之中。但是,我们并没有被中微子”打死”,其中一个重要原因就是中微子太小,我们身体对它们来说就是透明的。就好像我们对着银河系打子弹,银河系对子弹来说基本相当于透明。



所以,如果用夸克级的绳子去切脖子,那么脖子对这个绳子来说基本就是透明的。即便碰巧偶遇几个质子或者电子,破坏了些许原子,那么对于整个细胞或者人体来说,还没有阳光照射的损伤大。所以,这样的绳子切脖子,人是不会死的。


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我记得以前看过一部电影叫《幽灵船》,上面就出现过这样的场景,一群人正在船上聚会,最后都被一根极细的钢丝瞬间拦腰斩断,过程毫无痛苦,一蹴而就。这展示了一根坚韧的细丝拥有极大的杀伤力。在生活中有些人也被风筝线、鱼线割断过手指,因此给人的印象就是越细的物质越锋利。那么如题所说,一个细到了夸克级别的细丝能对人体造成伤害吗?

首先我们要说下,现实中的这些细丝为何会对人体造成伤害?

现实中我们能看到的物质碰撞,以及被任何物质割伤都取决于两个方面:

  • 第一就是相互作用力(没有力,就没有碰撞)

  • 第二就是物质的尺度(尺度太小,就会具有穿透性,互相穿过对方)

在宇宙中存在着四种基本力,但是我们常见的、也是容易感受到的就是电磁相互作用力和引力。而物质相互之间的碰撞、作用主要是电磁力在起作用。我们知道,在地球上乃至宇宙中所能看到的任何物质,都有由原子构成的,而一个原子又是这些质子、中子和电子组成的。这三种粒子构成了我们宇宙中所有的普通物质。

当然除了这些由重子构成的普通物质外,还由中微子,光子,它们也是普通物质中的一部分。除了这些以外,宇宙中还存在着我们看不见、感受不到的一些物质,称为暗物质。

我们人类作为宇宙中普通物质的一员是由数万亿个细胞组成的,而细胞又是由各种原子通过键合构成的有机大分子组成的,总的来说我们就是一堆由质子、中子和电子通过核力和电磁力结合在一起的。再来说说我们常见的任何物质细丝,它们也是普通物质,不管它们在怎么细,都是各种原子通过电磁力键合在一起的。

当两个普通物质相互接触的时候,就会发生电磁碰撞,例如你轻轻的摸我一下,你的手就和我的皮肤发生了电磁相互作用,于是我们就能感受到对方的存在;你狠狠的打我一拳,你的手被弹了回去,而我感觉到疼痛,这也是因为电磁力的阻挡造成碰撞的结果。如果没有电磁力(当然也不会有我们),你的一拳就会穿透我的身体,并会感受到任何的力。

而你能结结实实打别人一拳,是因为任何原子最外层都存在电子,当两个原子碰撞接触的时候,最外层的电子都会发生排斥作用。一个细丝如果用力,就能将人体割伤,这只是在外力的作用下,细丝将组成肉体分子之间化学键通过挤压造成拉断的结果。并没有伤及到原子,因为任何细丝在怎么细,它的尺度都小不过原子。因此我们所说的割伤只会发生在:存在电磁相互作用和原子尺度以上的事,如果没有电磁相互作用,也就没有原子,也不存什么物质细丝。而一些中性粒子,没有电磁相互作用,例如:中微子和暗物质粒子,它们无时无刻都在穿透人体,我们也感受不到它们的存在。

如果尺度小于原子的话,就是一些亚原子粒子,由于这些粒子尺度较小,而且原子中90%以上都是空旷的空间,因此这些粒子就会穿透人体。并不会造成物理上的割伤。原子尺度下没有所谓的细丝,只有亚原子粒子。这些粒子已经具有了一定的穿透性。这就涉及到了辐射的层面。

电离辐射

上文说了中性粒子,对我们人体大多是无感的,因为它们不带电荷,不会发生电磁作用,并不能对人体造成任何伤害。而电离辐射从字面意思就能看出来这些粒子必须带点,或者可以参与电磁相互作用。那么能产生电离辐射的粒子包括:带电的高能粒子和电磁辐射(高能光子)。

带电粒子最常见的就是质子和电子,这两种粒子其中质子比夸克的尺度要大两个数量级,为10^-16m,毕竟质子是由三个夸克组成的,电子是宇宙中第二轻的粒子仅次于中微子,为10^-15m。所以题目中所说的夸克级细丝其实也没啥意义,在小也不过是基本粒子而已。并不会构成任何可见的细丝。带电粒子如果拥有极高的动能,在穿透人体的过程中,会造成辐射伤害,破坏人体分子间的化学键,破坏细胞结构。相信大家也看到过之前也看到过,前苏联的一位科学家将头伸进了粒子加速器,被更能质子束“爆头”的文章,虽然没有丧命,但也造成半个头部面部无表情,肌肉萎缩。

高能光子对人体伤害最大的就是伽马射线,其所拥有的高能量,也会造成化学键断裂。跟辐射粒子的效果是一样的。

总结一下:

能给人造成割伤、甚至割断的物质的条件是,必须能参与电磁相互作用,必须在原子的尺度以上。如果没有电磁相互作用,就不会由原子,也就没有物质,有的只是亚原子粒子,这些粒子可以轻松的穿过人体。如果有电磁相互作用,但尺度在原子层面一下,那这些亚原子粒子对人体造成的伤害取决于它们撞击人体时自身所携带的能量。还有就是,没有所谓的原子层面下的细丝,假如给你很多电子,你怎样能把电子连起来构成所谓的线?


量子科学论


相信很多人都看过电影《死神来了》以及小说《三体》,其中对细丝切割人体的那一幕印象深刻,之所以这样的细丝能够把人体进行切割,主要原因在于细丝的直径要远远大于人体细胞组成物质基本单元的直径大小,从而破坏了细胞结构。

我们人体的组成,主要包括水、骨骼、血液、肌肉、脂肪等,而这些器官或者组织都是由不同的元素共同构成的,其中碳、氧、氢、氮是最主要的组成元素,占据总体重的96%以上。从更微观的角度来看,这些元素对应的都是不同的原子,而原子均是原子核和核外电子构成,而原子核与核外电子之间,存在着“巨大”的空间,说是“巨大”,是从微观层面与原子核和核外电子对比得出的概念。而夸克是在此基础又进一步细分的基本物质组成单元,原子核中的质子和中子都是由夸克所组成,而夸克与夸克之间的距离,相较于夸克本身的直径大小来说也要大上万倍。

从目前来看,我们还不能从原子核中分离出夸克,也不能直接观测到。科学家们观测微观粒子的大小时,采用的是间接观测法,即向观察对象发射大量可以探测到的电子或者光子,然后应用高效的精密仪器来测量这些电子或者光子的反馈信息,从而得出观察目标的相应物理属性,由于原子或者夸克的直径太小,因此科学家们只是近似地得出其直径大小的数量级,即原子为10^(-10)m、质子和中子为10^(-15)m、夸克为10^(-18)m。

我们现在能够制造出的直径最小的“细丝”为纳米管,其直径大小级别为10^(-7)m,这与夸克直径大小相比仍然粗了许多许多。假如我们现在能够制造出夸克级别的细线,那么和人体细胞组成的原子大小相比,将会与之相差1亿倍。如果把人身体原子中的夸克看成直径1厘米的小球,也就是说夸克级别的细丝直径与这个大小相当,那么身体中原子的直径大小将为10公里,而与原子之间的空间,将会有10万公里。那么,用夸克级别的细丝穿过人体,碰到身体原子的几率几乎可以忽略,根本不可能对原子本身或者原子与原子之间的作用力产生任何影响。

事实上,人体时时刻刻都有数亿的中微子穿过,中微子与夸克都是组成物质的基本单元,可以视作“同级别”的粒子,我们对中微子穿透身体一点感觉都没有,因此对于夸克级别的细丝穿过身体,同样也不可能感觉得到。


优美生态环境保卫者


哟,这情节不是《三体》里的“古筝行动”嘛?不过咱得先说明白:小说里汪淼教授带队制造的“纳米丝”可不是比原子核还细小的夸克级的,在可预见的未来,人类造不出这么细的材料。小说中汪教授弄出的“琴弦”是纳米级的,现实中也存在具有类似性能的材料,它就是碳纳米管。

图:《三体》之“古筝行动”。

接下来琢磨一下勒脖子的事儿😏。我认为,勒完就挂个屁的了。

将碳纳米管连接成索,可以割伤人体吗?

碳纳米管的抗拉强度最高200GPa,是钢的100倍以上。如果能做得足够长,别说用来切人了,切树切铁应该都可以。

图:电子显微镜下的碳纳米管。这是比较粗的。

中国能做出的最细的单层碳纳米管,直径为0.6纳米,也就是不到一百万分之一毫米。不过它的长度只有一微米,是直径的1000余倍,想做成一米长的丝就得把100万根纳米管首尾相连……算了还是搓成绳吧。

图:单层碳纳米管模型。

微观上看,普通剃须刀片的刃口是粗糙的半圆形,直径大约几微米。如果可以用碳纳米管“搓”成直径100纳米(1/10微米)的丝线,这锋利度肯定是足够了。

人被极细丝线切割后会发生什么?

很多电影(如《生化危机》和一些动作片)中都有这样的情节:人被激光、利刃甚至“剑气”击中后,会先傻傻地愣在那里,然后四分五裂成为一堆“人渣”,其实这是不可能的。

图:《生化危机》中的激光走廊。这哥们儿好惨。

为了防止外来异物入侵,我们的身体内是带有一定正压力的。以血压为例,我们的血压足够将血压计中沉重的水银柱推高120多毫米,这保证了一旦体表有伤口出现,只能是血液体液向外流,细菌和病毒不能向体内移动。

所以如果人体被纳米管斩了,微观的细胞也好,更微观的蛋白质分子也罢,都无法在正压状态下靠分子力瞬间弥合损伤。血液里、细胞内、体腔中的压力都会阻止创口的修复,此人只能是血喷几米远,然后就挂了。

图:噗的一下……

当然,您要非得用一年时间让纳米管切过Ta的脖子……那Ta死不了。

《中华小当家》里说,用利刀剖鱼取籽,然后迅速一抹贴合伤口,鱼就又长好了……扯😂

如有谬误,烦请指正。欢迎喜欢科学的朋友们关注:纯野生科学家。专业化繁为简,每天分享通俗易懂的科学小知识。


纯野生科学家


做不出来,首先细丝这种东西是通过电磁力结合在一起的,而夸克结合在一起时强相互作用力,但这种情况下你根本就没法约束形状。夸克集合成中子质子的时候主要重量来源于他们结合的能量,单个夸克的质量只有结合成质子中子后夸克平均质量的1%,简单点说就是你要是想把夸克做成一根线,你首先得学会如何将能量塑性。反正我是不知道怎么塑性的,你要是来自未来你知道那你就去吧,这我就管不住了。

如果线不行那单个夸克穿越人体会出现什么事呢,那的看夸克所带的能量了。首先人能连在一起在微观上看主要是电磁力的作用,有点像两个电磁铁吸在一起,你想破坏这种稳态的话要么就是注入能量破坏连接,这也就是我之前说为啥要看夸克的能量了,这种原理有点类似于用火烧,在专业术语上的解释是辐射,反正只要你能量足够大夸克穿越是在人体内释放了大量能量就有可能破坏人体的稳态,导致人死去。要么就是用电磁力把结合在一起的东西给弹开,就好比两块磁铁吸在一起,但你拿着另一块磁铁用同性相斥的原理把他们弹开,在现实中的表现就是一刀砍死你,或者一枪打死你,然后人就死了。

但如果你说这个夸克带的能量不大的话,那就没啥了,传过去就传过去被,啥事没有。


开着皮卡打坦克


以我们人类举例子,我们人类是由细胞所组成。而细胞内部是细胞核。而细胞核的内部则是DNA,而DNA的内部则是分子。而分子的内部则是原子。原子的内部则是原子核,原子和人类相比,我们的人体中拥有着将近10万亿颗原子。而将原子缩小千亿倍,我们就能看到原子核,而原子核则是由质子和中子组成,当我们将质子拆分,我们就会发现世间最渺小的物质,那就是夸克。现在我们知道跨克有多大。那么我们再来回答这个问题。

举个很简单的例子,你用一个小刀照你的手上拉一个伤口。然后你的伤口开始流血,实际上在这个过程中你体内正在失去无数颗原子,但是同时你的身体也在制造无数颗原子,这形成一个互补式的关系。那么我们再想想夸克级别,因为夸克要比原子还要小万亿倍,那么我们知道一点,当我们人体内部的DNA发生改变之后,DNA就会立马的被修复系统所修复。那么如果跨个级别的细丝将我们的脖子弄断,那么我们或许连0.1秒钟都不到,我们就自我修复完成。因为它所创造的伤害实在是太小太小了。

虽然我们的技术非常的发达,但是值得一提的是,目前来看我们人类制造纳米级别后的材料都很困难,更比用提比原子小万亿倍的夸克级细丝了。如果将宇宙作为人体的话,那你会发现即使整个银河系没有了,宇宙依旧会照常运转,因为这对它造成的影响实在是太小太小了。

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宇宙V空间


这个问题的关键词是“割断”。不论用什么东西割断脖子,其后果是一样的,就是头和身体分离,这样大脑不能供氧就会死亡,这毋庸置疑。

问题中提到夸克级的东西“割断”,你考虑的可能是物质太小,能在原子空间通过,不影响血液供应,但那就不叫割断,那叫扫描,就像超声波通过身体,或者伽马射线通过身体,那样就不能割断,只能扫描。


倔强的小虫


能活,而且毫无影响。

这里先说另外一种粒子,中微子,我们身体无时无刻都在被无数个中微子穿过,大家没有任何感觉。别说人体知觉,现在最尖端的仪器能捕捉到中微子也万分困难,为什么?主要就是小,小到很难碰撞任何东西。夸克也一样,体积很小,虽然比中微子大一些,但是就人的身体宏观来说,依然很小。

可能有人会问,我们身体那可是实打实的物质紧密构成的,怎么可能不碰撞。

这里就要大致说说物质构成和基本粒子大小,我们身体是由分子构成的,分子是原子构成的,原子是原子核和电子组成。体积上来说,如果一个原子有个足球场大,原子核只有一颗绿豆大小,也就是说原子其实空间才是主要的。而原子核又是中子和质子构成,然后再细分才是夸克,可见夸克有多小。

所以假设夸克链穿过人类脖子,单从体积上大概率是什么都碰不到。原子级别没伤害,那就更别提我们肉眼可见的伤口了。但如果碰到原子核,这就不知道了,夸克会不会和原子核反应造成核爆炸之类的,我也不懂,我也不敢说。


假装读书人


你这个问题的设定其实就有个概念错误:

在夸克级,或者说原子核/电子级的世界里,是没有“人”这个概念的,简单比喻一下,用一条夸克级的细丝(其实这条细丝都是不可能存在的)斩向一个“人”这条细丝从“人”的原子结构中穿过的时候,就像一条鞭子从两座大楼中间挥过。对当前的物理结构是完全没有影响的。

说个更简单的现实例子,你照一次X光片,或者做一个CT胸片,从你身体里横斩而过的,是亿万条远大于夸克线(这东西不可能存在,咱们就先逻辑暂定吧)的粒子刀,你会因此丧命么?


默城风


原子核可以说是比夸克大一些的,毕竟无论是中子还是质子都是由几个夸克组成的,再加上中子质子结合的联系,原子核都比夸克大的多,而原子的半径是原子核的几千倍。所以一个夸克粗细的线,可以直接从原子间隙穿过去,根本不会与产生切割作用力。


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